È questa fase che distingue l'implementazione delle informazioni genetiche disponibili in cellule come eucarioti e procarioti.
Interpretazione di questo concetto
Tradotto dall'inglese, questo termine significa "elaborazione, elaborazione". L'elaborazione è il processo di formazione di molecole di acido ribonucleico mature dal pre-RNA. In altre parole, si tratta di un insieme di reazioni che portano alla trasformazione di prodotti di trascrizione primari (pre-RNA di vario tipo) in molecole già funzionanti.
Per quanto riguarda l'elaborazione di r- e tRNA, il più delle volte si riduce a tagliare i frammenti in eccesso dalle estremità delle molecole. Se parliamo di mRNA, allora qui si può notare che negli eucarioti questo processo procede in più fasi.
Quindi, dopo aver già appreso che l'elaborazione è la trasformazione di un trascritto primario in una molecola di RNA matura, vale la pena passare a considerare le sue caratteristiche.
Caratteristiche principali del concept in esame
Questo include quanto segue:
- modifica di entrambe le estremità della molecola e dell'RNA, durante la quale vengono attaccate specifiche sequenze nucleotidiche, che mostrano il luogo dell'inizio(fine) trasmissione;
- splicing - interruzione delle sequenze di acido ribonucleico non informative che corrispondono agli introni del DNA.
Per quanto riguarda i procarioti, il loro mRNA non è soggetto a elaborazione. Ha la capacità di funzionare subito dopo la fine della sintesi.
Dove si svolge il processo in questione?
In qualsiasi organismo, l'elaborazione dell'RNA avviene nel nucleo. Viene effettuato per mezzo di enzimi speciali (il loro gruppo) per ogni singolo tipo di molecola. Possono essere elaborati anche prodotti di traduzione come i polipeptidi che vengono letti direttamente dall'mRNA. Le cosiddette molecole precursori della maggior parte delle proteine - collagene, immunoglobuline, enzimi digestivi, alcuni ormoni - subiscono questi cambiamenti, dopodiché inizia il loro vero funzionamento nel corpo.
Abbiamo già appreso che l'elaborazione è il processo di formazione dell'RNA maturo dal pre-RNA. Ora vale la pena approfondire la natura dell'acido ribonucleico stesso.
RNA: natura chimica
Questo è un acido ribonucleico, che è un copolimero di pirimidina e ribonucleiti purinici, che sono collegati tra loro, proprio come nel DNA, da ponti 3' - 5'-fosfodiestere.
Nonostante il fatto che questi 2 tipi di molecole siano simili, differiscono in diversi modi.
Caratteristiche distintive di RNA e DNA
In primo luogo, l'acido ribonucleico ha un residuo di carbonio, a cui pirimidina e purinabasi, gruppi fosfato - ribosio, mentre il DNA ha 2'-desossiribosio.
In secondo luogo, anche i componenti della pirimidina differiscono. Componenti simili sono i nucleotidi di adenina, citosina, guanina. L'RNA contiene uracile invece di timina.
In terzo luogo, l'RNA ha una struttura a 1 filamento, mentre il DNA è una molecola a 2 filamenti. Ma il filamento di acido ribonucleico contiene regioni di polarità opposta (sequenza complementare) che consentono al suo singolo filamento di ripiegarsi e formare "forcine" - strutture dotate di caratteristiche a 2 filamenti (come mostrato nella figura sopra).
In quarto luogo, poiché l'RNA è un singolo filamento complementare a uno solo dei filamenti di DNA, non è necessario che la guanina sia presente nello stesso contenuto della citosina e dell'adenina dell'uracile.
Quinto, l'RNA può essere idrolizzato con alcali a 2', 3' diesteri ciclici di mononucleotidi. Il ruolo di un prodotto intermedio nell'idrolisi è svolto dal 2', 3', 5- triestere, che è incapace di formarsi nel corso di un processo simile per il DNA a causa dell'assenza di gruppi 2'-idrossile in esso. Rispetto al DNA, la labilità alcalina dell'acido ribonucleico è una proprietà utile sia per scopi diagnostici che analitici.
Le informazioni contenute nell'RNA a 1 filamento sono solitamente realizzate come una sequenza di basi pirimidiniche e puriniche, in altre parole, nella forma della struttura primaria della catena polimerica.
Questa sequenzacomplementare alla catena genica (codificante) da cui l'RNA viene “letto”. A causa di questa proprietà, una molecola di acido ribonucleico può legarsi in modo specifico a un filamento codificante, ma non è in grado di farlo con un filamento di DNA non codificante. La sequenza di RNA, fatta eccezione per la sostituzione di T con U, è simile a quella del filamento non codificante del gene.
Tipi di RNA
Quasi tutti sono coinvolti in un processo come la biosintesi delle proteine. Sono noti i seguenti tipi di RNA:
- Matrice (mRNA). Si tratta di molecole di acido ribonucleico citoplasmatico che fungono da modelli per la sintesi proteica.
- Ribosomiale (rRNA). Questa è una molecola di RNA citoplasmatica che agisce come componenti strutturali come i ribosomi (organelli coinvolti nella sintesi proteica).
- Trasporto (tRNA). Si tratta di molecole di trasporto di acidi ribonucleici che prendono parte alla traduzione (traduzione) dell'informazione di mRNA in una sequenza di amminoacidi già presenti nelle proteine.
Una parte significativa dell'RNA sotto forma di prime trascrizioni, che si formano nelle cellule eucariotiche, comprese le cellule di mammifero, è soggetta al processo di degradazione nel nucleo e non svolge un ruolo informativo o strutturale nel citoplasma.
Nelle cellule umane (coltivate) è stata trovata una classe di piccoli acidi ribonucleici nucleari, che non sono direttamente coinvolti nella sintesi proteica, ma influenzano l'elaborazione dell'RNA, così come l'intera "architettura" cellulare. Le loro dimensioni variano, contengono 90 - 300 nucleotidi.
L'acido ribonucleico è il principale materiale genetico innumerosi virus vegetali e animali. Alcuni virus a RNA non passano mai attraverso la trascrizione inversa dell'RNA nel DNA. Tuttavia, molti virus animali, ad esempio i retrovirus, sono caratterizzati dalla traduzione inversa del loro genoma di RNA, diretta dalla trascrittasi inversa RNA-dipendente (DNA polimerasi) con la formazione di una copia del DNA a 2 filamenti. Nella maggior parte dei casi, il trascritto emergente del DNA a 2 filamenti viene introdotto nel genoma, fornendo ulteriormente l'espressione di geni virali e la produzione di nuove copie di genomi di RNA (anche virali).
Modifiche post-trascrizionali dell'acido ribonucleico
Le sue molecole sintetizzate con le RNA polimerasi sono sempre funzionalmente inattive e agiscono come precursori, ovvero pre-RNA. Si trasformano in molecole già mature solo dopo aver superato le opportune modificazioni post-trascrizionali dell'RNA - le fasi della sua maturazione.
La formazione di mRNA maturo inizia durante la sintesi di RNA e polimerasi II allo stadio di allungamento. Già all'estremità 5' del filamento di RNA a crescita graduale è attaccato dall'estremità 5' di GTP, quindi l'ortofosfato viene tagliato via. Inoltre, la guanina viene metilata con la comparsa di 7-metil-GTP. Un tale gruppo speciale, che fa parte dell'mRNA, è chiamato "cappello" (cappello o berretto).
A seconda del tipo di RNA (ribosomiale, trasporto, stampo, ecc.), i precursori subiscono varie modificazioni sequenziali. Ad esempio, i precursori dell'mRNA subiscono splicing, metilazione, capping, poliadenilazione e talvolta editing.
Eucarioti: totalecaratteristica
La cellula eucariotica è il dominio degli organismi viventi e contiene il nucleo. Oltre ai batteri, agli archaea, tutti gli organismi sono nucleari. Piante, funghi, animali, compreso il gruppo di organismi chiamati protisti, sono tutti organismi eucarioti. Sono sia unicellulari che multicellulari, ma hanno tutti un piano comune di struttura cellulare. È generalmente accettato che questi organismi, così dissimili, abbiano la stessa origine, motivo per cui il gruppo nucleare è percepito come un taxon monofiletico di rango più alto.
Sulla base di ipotesi comuni, gli eucarioti si sono originati 1,5 - 2 miliardi di anni fa. Un ruolo importante nella loro evoluzione è dato alla simbiogenesi - la simbiosi di una cellula eucariotica che aveva un nucleo capace di fagocitosi e batteri da essa inghiottiti - precursori di plastidi e mitocondri.
Procarioti: caratteristiche generali
Questi sono organismi viventi unicellulari che non hanno un nucleo (formato), il resto degli organelli di membrana (interni). L'unica grande molecola di DNA circolare a 2 filamenti che contiene la maggior parte del materiale genetico cellulare è quella che non forma un complesso con le proteine dell'istone.
I procarioti includono archei e batteri, inclusi i cianobatteri. Discendenti di cellule non nucleari - organelli eucariotici - plastidi, mitocondri. Sono suddivisi in 2 taxa all'interno del rango del dominio: Archaea e Bacteria.
Queste cellule non hanno un involucro nucleare, il confezionamento del DNA avviene senza il coinvolgimento degli istoni. Il tipo della loro alimentazione è osmotrofica e il materiale geneticorappresentato da una molecola di DNA, che è chiusa in un anello, e c'è solo 1 replicone. I procarioti hanno organelli che hanno una struttura a membrana.
La differenza tra eucarioti e procarioti
La caratteristica fondamentale delle cellule eucariotiche è associata alla presenza in esse di un apparato genetico, che si trova nel nucleo, dove è protetto da un guscio. Il loro DNA è lineare, associato alle proteine dell'istone, altre proteine cromosomiche che sono assenti nei batteri. Di norma, nel loro ciclo vitale sono presenti 2 fasi nucleari. Uno ha un set aploide di cromosomi e, successivamente, fondendosi, 2 cellule aploidi formano una cellula diploide, che contiene già il secondo set di cromosomi. Succede anche che durante la successiva divisione, la cellula diventi di nuovo aploide. Questo tipo di ciclo vitale, così come la diploidia in generale, non è caratteristico dei procarioti.
La differenza più interessante è la presenza di speciali organelli negli eucarioti, che hanno un proprio apparato genetico e si riproducono per divisione. Queste strutture sono circondate da una membrana. Questi organelli sono plastidi e mitocondri. In termini di attività vitale e struttura, sono sorprendentemente simili ai batteri. Questa circostanza ha spinto gli scienziati a pensare di essere i discendenti di organismi batterici entrati in simbiosi con gli eucarioti.
I procarioti hanno pochi organelli, nessuno dei quali è circondato da una seconda membrana. Mancano del reticolo endoplasmatico, dell'apparato di Golgi e dei lisosomi.
Un' altra importante differenza tra eucarioti e procarioti è la presenza del fenomeno dell'endocitosi negli eucarioti, inclusa la fagocitosi neglila maggior parte dei gruppi. Quest'ultima è la capacità di catturare mediante confinamento in una bolla di membrana e quindi di digerire varie particelle solide. Questo processo fornisce la funzione protettiva più importante nel corpo. L'insorgenza della fagocitosi è presumibilmente dovuta al fatto che le loro cellule sono di medie dimensioni. Gli organismi procarioti, d' altra parte, sono incommensurabilmente più piccoli, motivo per cui nel corso dell'evoluzione degli eucarioti è emersa una necessità associata a fornire alla cellula una quantità significativa di cibo. Di conseguenza, tra loro sorsero i primi predatori mobili.
Elaborazione come una delle fasi della biosintesi proteica
Questo è il secondo passaggio che inizia dopo la trascrizione. L'elaborazione delle proteine avviene solo negli eucarioti. Questa è la maturazione dell'mRNA. Per essere precisi, questa è la rimozione delle regioni che non codificano per una proteina e l'aggiunta di controlli.
Conclusione
Questo articolo descrive cos'è l'elaborazione (biologia). Racconta anche cos'è l'RNA, ne elenca i tipi e le modifiche post-trascrizionali. Vengono considerate le caratteristiche distintive di eucarioti e procarioti.
Infine, vale la pena ricordare che l'elaborazione è il processo di formazione dell'RNA maturo dal pre-RNA.
